Luận án tiến sĩ nghiên cứu ứng dụng vi sinh vật nội sinh để tăng cường tính kích kháng đối với bệnh khô cành ngọn keo tai tượng tại một số vùng sinh thái chính ở miền bắc việt nam

Luận án tiến sĩ phân tích nghiên cứu ứng dụng vi sinh vật nội sinh để tăng cường tính kích kháng đối với bệnh khô cành ngọn, xây dựng cơ sở lý luận, kiểm chứng thực nghiệm, đóng

• Tác giả: Vũ Văn Định
• Người hướng dẫn: PGS. Phạm Quang Thu
• Trường học: Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam
• Chuyên ngành: Quản lý Bảo vệ Tài nguyên rừng
• Đề tài: Nghiên Cứu Ứng Dụng Vi Sinh Vật Nội Sinh Tăng Cường Khả Năng Kháng Bệnh Khô Cành Ngọn Keo Tai Tượng
• Loại tài liệu: luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu ứng dụng vi sinh vật nội sinh

Nghiên cứu ứng dụng vi sinh vật nội sinh trong việc tăng cường khả năng kháng bệnh cho cây trồng đang trở thành một xu hướng quan trọng trong nông nghiệp hiện đại. Đặc biệt, khô cành ngọn keo tai tượng là một trong những bệnh hại nghiêm trọng ảnh hưởng đến năng suất và chất lượng rừng trồng. Việc hiểu rõ về vai trò của vi sinh vật nội sinh trong việc bảo vệ cây trồng sẽ giúp phát triển các biện pháp phòng trừ hiệu quả hơn.

1.1. Khái niệm về vi sinh vật nội sinh và vai trò của chúng

Vi sinh vật nội sinh là những vi sinh vật sống trong mô thực vật mà không gây hại cho cây. Chúng có khả năng tạo ra các hợp chất sinh học giúp cây tăng cường sức đề kháng với bệnh tật. Nghiên cứu cho thấy rằng vi sinh vật nội sinh có thể giúp cây kháng lại các tác nhân gây bệnh như nấm, vi khuẩn.

1.2. Tình hình nghiên cứu về bệnh khô cành ngọn keo tai tượng

Bệnh khô cành ngọn keo tai tượng do nấm Colletotrichum gloeosporioides gây ra, đã được ghi nhận là một trong những nguyên nhân chính làm giảm năng suất rừng trồng. Nghiên cứu hiện tại tập trung vào việc xác định nguyên nhân và tìm kiếm các biện pháp phòng trừ hiệu quả.

II. Vấn đề và thách thức trong quản lý bệnh khô cành ngọn

Quản lý bệnh khô cành ngọn keo tai tượng gặp nhiều thách thức do sự phát triển nhanh chóng của bệnh và sự khó khăn trong việc áp dụng các biện pháp hóa học. Việc sử dụng vi sinh vật nội sinh như một giải pháp thay thế đang được xem xét để giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường và kinh tế.

2.1. Nguyên nhân gây bệnh khô cành ngọn

Nguyên nhân chính gây bệnh khô cành ngọn là do nấm Colletotrichum gloeosporioides. Nấm này xâm nhập vào cây qua các vết thương và điều kiện môi trường thuận lợi, dẫn đến sự phát triển của bệnh.

2.2. Tác động của bệnh đến sản xuất nông nghiệp

Bệnh khô cành ngọn không chỉ làm giảm năng suất mà còn ảnh hưởng đến chất lượng gỗ. Điều này gây thiệt hại lớn cho người trồng rừng và ảnh hưởng đến kinh tế địa phương.

III. Phương pháp nghiên cứu vi sinh vật nội sinh trong kháng bệnh

Nghiên cứu sử dụng các phương pháp hiện đại để phân lập và xác định các chủng vi sinh vật nội sinh có khả năng kháng bệnh. Các thí nghiệm được thực hiện để đánh giá hiệu quả của các chủng này trong việc tăng cường sức đề kháng cho cây keo tai tượng.

3.1. Phương pháp phân lập vi sinh vật nội sinh

Việc phân lập các chủng vi sinh vật nội sinh được thực hiện từ các mẫu cây keo tai tượng bị bệnh. Các chủng này sau đó được nuôi cấy và đánh giá khả năng kháng bệnh.

3.2. Đánh giá hiệu quả kháng bệnh của vi sinh vật nội sinh

Các thí nghiệm được thiết kế để đánh giá khả năng kháng bệnh của các chủng vi sinh vật nội sinh. Kết quả cho thấy một số chủng có khả năng ức chế sự phát triển của nấm gây bệnh.

IV. Ứng dụng thực tiễn của vi sinh vật nội sinh trong nông nghiệp

Việc ứng dụng vi sinh vật nội sinh trong quản lý bệnh khô cành ngọn keo tai tượng đã cho thấy những kết quả khả quan. Các chế phẩm từ vi sinh vật nội sinh không chỉ giúp tăng cường sức đề kháng mà còn thúc đẩy sự phát triển của cây trồng.

4.1. Kết quả nghiên cứu ứng dụng vi sinh vật nội sinh

Nghiên cứu cho thấy rằng việc sử dụng chế phẩm vi sinh vật nội sinh giúp giảm tỷ lệ mắc bệnh khô cành ngọn và cải thiện sự sinh trưởng của cây keo tai tượng.

4.2. Lợi ích kinh tế từ việc ứng dụng vi sinh vật nội sinh

Việc áp dụng vi sinh vật nội sinh không chỉ giúp giảm thiểu thiệt hại do bệnh tật mà còn nâng cao năng suất và chất lượng gỗ, từ đó mang lại lợi ích kinh tế cho người trồng rừng.

V. Kết luận và triển vọng nghiên cứu trong tương lai

Nghiên cứu về ứng dụng vi sinh vật nội sinh trong việc kháng bệnh khô cành ngọn keo tai tượng đã mở ra hướng đi mới trong quản lý dịch bệnh. Các kết quả đạt được cho thấy tiềm năng lớn của phương pháp này trong nông nghiệp bền vững.

5.1. Tóm tắt kết quả nghiên cứu

Kết quả nghiên cứu đã xác định được các chủng vi sinh vật nội sinh có khả năng kháng bệnh cao, góp phần vào việc phát triển các biện pháp phòng trừ hiệu quả.

5.2. Hướng nghiên cứu trong tương lai

Cần tiếp tục nghiên cứu sâu hơn về cơ chế hoạt động của vi sinh vật nội sinh và mở rộng ứng dụng của chúng trong các loại cây trồng khác để nâng cao hiệu quả sản xuất nông nghiệp.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: Tổng quan vấn đề nghiên cứu về Keo tai tượng, nghiên cứu về bệnh hại keo, nghiên cứu biện pháp phòng trừ bệnh hại keo, nghiên cứu về tính kích kháng bệnh của cây trồng, nghiên cứu về vi sinh vật nội sinh, điều kiện tự nhiên khu vực nghiên cứu. - Chương 2: Đối tượng, địa điểm, nội dung và phương pháp nghiên cứu - Chương 3: Kết quả về nghiên cứu bệnh khô cành ngọn Keo tai tượng, vi khuẩn nội sinh và khả năng kích kháng nấm gây bệnh, nghiên cứu sản xuất chế phẩm vi khuẩn nội sinh, nghiên cứu ứng dụng chế phẩm vi khuẩn nội sinh để kích kháng bệnh khô cành ngọn Keo tai tượng. - Kết luận, tồn tại và kiến nghị - Tài liệu tham khảo - Danh mục các công trình khoa học đã công bố liên quan đến luận án - Phần phụ lục 6 Chƣơng 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU 1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới 1.

Nghiên cứu về Keo tai tượng Keo tai tượng (Acacia mangium Willd) là loài cây sinh trưởng nhanh, thuộc nhóm loài cây gỗ lớn, chiều cao đạt tới 30m, đường kính trên 60cm. Hoa lưỡng tính, tràng hoa màu kem, nhị nhiều vươn dài, hoa có mùi thơm, vị ngọt nhẹ. Quả có màu xanh lá cây rộng 3-5mm dài 7-8 cm, lúc chín có màu đen. Quả non thẳng, sau đó quả xoăn lại bện vào nhau thành những bó không đều.

Các hạt có màu nâu đen, sáng bóng hạt dài từ 3-5mm và rộng 2-3mm. Keo tai tượng có thân thẳng đẹp, rễ có nốt sần có khả năng cải tạo đất, song có nhược điểm là rễ nông, dễ bị đổ khi có gió bão (MacDicken và Brewbaker, 1984)[78]. Các tính chất cơ lý của gỗ Keo tai tượng tăng theo tuổi và biến động rất lớn giữa các cây. Gỗ Keo tai tượng có tỷ trọng trung bình từ 0,45-0,5 nhưng ở giai đoạn 12 tuổi có thể đạt 0,59.

Keo tai tượng 14 năm tuổi có tỷ trọng tăng từ lõi ra vùng giữa thân và giảm tới phần giác (MacDicken và Brewbaker, 1984)[78]. Keo tai tượng có nguồn gốc từ Australia, Papua New Guinea (PNG) và Indonesia đã trở thành một loài cây được trồng phổ biến ở vùng nhiệt đới. Keo tai tượng được đưa vào trồng ở Trung Quốc từ những năm 1960, những năm sau có khoảng 200.000ha Keo tai tượng được trồng ở phía Nam Trung Quốc gồm 4 tỉnh là Hải Nam, Quảng Đông, Quảng Tây và Vân Nam, tốc độ trồng rừng hàng năm khoảng 20. Có 179 xuất xứ và 469 gia đình thuộc 21 loài keo được khảo nghiệm ở miền Nam Trung Quốc với tổng diện tích là 130ha, Keo tai tượng là một trong ba loài keo đã được đưa vào trồng rừng trên diện rộng nhằm cung cấp gỗ.

Dựa vào sinh trưởng và dạng thân chọn được các xuất xứ có triển vọng là Abergowie (Qld), Claudie River (Qld), Oriomo (PNG). Trung Quốc đã xây dựng được 40ha rừng giống, vườn giống tại Quảng Đông và Hải Nam, bao gồm cả vườn giống thế hệ 1 và 1,5. Theo ước tính, các rừng giống và vườn giống này có thể cung cấp 7 khoảng 1.000kg hạt giống/năm. Nhờ có các hoạt động cải thiện giống của các dự án ACIAR 8457 và 8848 từ những năm 1990 mà gỗ keo đã có thể sử dụng làm gỗ dán, ván sàn, đồ mộc… qua đó lợi nhuận thu được cũng tăng lên đáng kể.

Vào những năm 1980 giá của gỗ keo chỉ là 8USD/m3, còn giá gỗ rừng trồng từ những nguồn giống đã được cải thiện là 18USD/m3 [90]. Từ những năm 1980, các lô hạt giống thu hái ở vùng nguyên sản đã được gửi tới 90 nước trên thế giới, trong đó có Philippin, Malaixia, Thái Lan, Indonesia, Ấn Độ, Bănglađet, Fiji, Trung Quốc và Việt Nam. Keo tai tượng có sức sinh trưởng nhanh, trên điều kiện lập địa ở Sabah - Malaixia sau 10 - 13 năm cây đạt chiều cao 20 - 25m và đường kính 20 - 30cm, tăng trưởng bình quân ở đây là 44m3/ha/năm và cũng ở Sabah trong một khảo nghiệm ở tuổi 4, xuất xứ tốt nhất đạt chiều cao 20,17m và đường kính 14,4cm. Ở một số nước trên thế giới việc trồng Keo tai tượng làm nguyên liệu công nghiệp với quy mô lớn đã được thực hiện từ rất sớm và công tác cải thiện giống cũng được chú trọng ngay từ đầu.

Các nghiên cứu thường tập trung vào việc tìm ra những xuất xứ, dòng có năng suất và chất lượng tốt. Điển hình như ở Công Gô, diện tích rừng trồng keo bằng cây hom từ năm 1978 đến năm 1986 là 23.407ha với tăng trưởng bình quân ở tuổi 6 của các dòng vô tính được chọn là 35m3/ha/năm so với 12m3/ha/năm ở các lô hạt đại trà. Các dự án nghiên cứu của CSIRO vào những năm 1980 tại các nước Đông Nam Á, Ôxtrâylia và Fiji đã cơ bản xác định được các xuất xứ có triển vọng cho các nước tham gia như các xuất xứ PNG được đánh giá là phù hợp với điều kiện lập địa của Trung Quốc, Đài Loan (Harwood và William,1991)[63], (Racz và Zakaria, 1986)[93], (Wu, S. Keo được đưa vào khảo nghiệm và gây trồng ở Philippin từ những năm 1980.

Trong đó Keo tai tượng được đánh giá là rất có triển vọng, năng suất của rừng trồng 10 tuổi đạt tới 32m3/ha/năm. Qua khảo nghiệm đã xác định được 4 xuất xứ tốt nhất là Kini, Bensbach, Wipim (PNG), Claudie River (Qld). Tính đến cuối năm 1990, diện tích rừng trồng Keo tai tượng ở Sabah - Malaixia khoảng 14. Kết 8 quả khảo nghiệm xuất xứ 6,1 tuổi cho thấy 3 xuất xứ có triển vọng là Western Province (PNG), Claudie River (Qld) với D1.3 = 19,1cm và Olive River (Qld) với giá trị tương ứng là 18,7cm.

Còn ở khảo nghiệm xuất xứ 5,7 tuổi đã xác định được 3 xuất xứ tốt nhất là Broken Pole Creke (Qld), Abergowrie (Qld), và Olive River (Qld) (Racz và Zakaria, 1986)[94], (Khamis, 1991)[69]. Keo tai tượng trồng trên quy mô công nghiệp đã được triển khai ở Inđônêxia từ đầu những năm 1980, đến năm 1990 đã có xấp xỉ 38.000ha rừng trồng Keo tai tượng cung cấp gỗ nguyên liệu giấy và gỗ xẻ. Dự án trồng rừng của công ty MHP - Inđônêxia với tổng diện tích 193.500ha, trong đó diện tích trồng Keo tai tượng chiếm 90%. Năm 1990 công ty đã thiết lập được khu rừng giống 17 ha bằng hạt của 79 cây trội; trong 2 năm 1991 - 1992 đã trồng 92,92ha rừng giống gồm các xuất xứ là Claudie River, Gubam, Wipim - Oriomo, Derideri… với số lượng cây mẹ từ 15 - 140 cây mẹ do Trung tâm giống Australia cung cấp.

Từ năm 1993 - 1997 công ty đã xây dựng được 35,63ha vườn giống thế hệ 1. Tổng sản lượng hạt giống từ năm 1995 - 2005 của các vườn giống là 5.143,4kg và của các rừng giống là 6. Sau đó công ty đã trồng được 42,45ha vườn giống thế hệ 2 từ năm 2000 - 2005; Công ty cũng đã thiết lập 2 ha vườn giống sản xuất hạt lai cho Keo tai tượng và Keo lá tràm năm 1996. Hạt sẽ được thu hái và chọn cây lai tại vườn ươm.

Đây là hướng chọn giống lai tự nhiên đơn giản và dễ thực hiện, vì lai nhân tạo cho các loài keo rất khó, hoa của chúng rất nhỏ (Arif Nirsatmanto, 2005)[40]. Hàng loạt các nghiên cứu về sinh lý, lâm sinh của CSIRO đã được thực hiện ở nhiều quốc gia cho thấy việc bổ sung photpho và kali cho cây là rất cần thiết. Các nghiên cứu ở Trung Quốc đã được tiến hành khá đầy đủ như cây hấp thụ 153,8kg nitơ/ha và kỹ thuật trồng rừng thâm canh đã được chấp nhận thay cho phương pháp quảng canh vốn có. Nghiên cứu ở Malaixia cho thấy độ sâu đất và địa hình có ảnh hưởng rất rõ đến sinh trưởng của cây, khi trồng Keo tai tượng ở đất phù sa dưới chân đồi cho năng suất gỗ gần gấp đôi ở đỉnh đồi mặc dù hai nơi chỉ cách nhau khoảng 100m.

Ở Malaysia, song song với công tác cải thiện giống, các biện pháp kỹ thuật lâm sinh cũng đã được thử nghiệm nhằm chuyển hoá rừng trồng cung cấp 9 nguyên liệu dăm và bột giấy có giá trị kinh tế thấp thành rừng trồng cung cấp gỗ xẻ với biện pháp tỉa cành và tỉa thưa, nhằm làm tăng chiều cao dưới cành (Hdc > 9m) của Keo tai tượng (Racz và Zakaria, 1986)[94]. Từ năm 1989 ở Nam Phi đã có những nghiên cứu về sinh trưởng của dòng vô tính của Keo tai tượng. Kết quả cho thấy rừng trồng bằng cây con từ hạt năng suất bình quân đạt 21,9m3/ha/năm, trong khi các dòng vô tính trồng đại trà đạt trên 30 m3/ha/năm. Nhân giống vô tính Keo tai tượng đã được một số tác giả nghiên cứu.

Các cây mẹ trẻ tuổi của Keo tai tượng có thể sử dụng công nghệ đơn giản, có thể tiến hành giâm hom quanh năm tuy nhiên giá thành cây hom cao hơn cây hạt. Tóm lại: Các công trình nghiên cứu về khảo nghiệm xuất xứ và kỹ thuật gây trồng một số loài keo là khá đầy đủ và chi tiết, các tác giả đã chọn ra được những dòng, xuất xứ Keo tai tượng có triển vọng để phục vụ công tác chọn giống trồng rừng. Những nghiên cứu về nhân giống, nghiên cứu về gỗ keo cũng được đề cập đây là những thông tin quan trọng và có ý nghĩa để phục công tác nghiên cứu khoa học. Nghiên cứu về bệnh hại keo Roger L.

(1954)[97] đã nghiên cứu một số bệnh hại trên cây keo. Keo tai tượng (Acacia mangium Willd) bị bệnh khô cành ngọn hay còn gọi là chết ngược do loài nấm Glomerella cingulata (giai đoạn vô tính là Colletotrichum gloeosporioides) đó là nguyên nhân chủ yếu gây thiệt hại trong vườn giống ở Papua New Guinea. Ngoài ra loài nấm này còn gây hại các loài keo khác. Đặc biệt dưới điều kiện khí hậu ẩm ướt bệnh phát triển mạnh.

Bệnh khô cành ngọn Keo tai tượng gây thiệt hại lớn về mặt kinh tế cho một số quốc gia ở khu vực Đông Nam Á. Ở viện Nghiên cứu Lâm nghiệp Kerela, Ấn Độ phát hiện ra bệnh phấn hồng do nấm Corticium salmonicolor trên vùng trồng Keo lá tràm (A. Auricuformis) ở một số địa phương bang Kerela, tỷ lệ cây chết do bệnh phấn hồng khoảng 10%. Triệu chứng của bệnh như sau: Cành chính bị héo và bị chết, vùng bị nhiễm bệnh được đặc trưng bằng lớp vỏ màu hồng và vết loét bắt đầu phát triển.

Các chồi ngủ 10 bên dưới vết loét tiếp tục phát triển nhưng cũng bị chết trong mùa sau, khi bệnh lan xuống phía dưới. Keo tai tượng ở Malaysia bị bệnh rỗng ruột khá phổ biến, triệu chứng bệnh rỗng ruột rất khó có thể nhận thấy từ bên ngoài vì bệnh xảy ra ở bên trong thân nhưng cây không bị chết.